JP2007163177A - Liquid state detection sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体状態検知センサに関する。 The present invention relates to a liquid state detection sensor.
例えば、ディーゼル自動車から排出される窒素酸化物(NOx)を還元する排ガス浄化装置において、NOx選択還元(SCR)触媒を用いることがあるが、その還元剤として尿素水溶液が用いられている。この還元反応を効率良く行うためには、尿素濃度が32.5wt%の尿素水溶液を用いると良いことが知られている。しかしながら、ディーゼル自動車に搭載される尿素水タンクに収容される尿素水溶液では、経時変化などにより、その尿素濃度が変化してしまうことがある。また、尿素水タンク内に、誤って異種溶液(軽油など)や水等を混入してしまう虞もある。このような現状に鑑み、尿素水タンク内の液体の状態(尿素水溶液の尿素濃度など)を管理するべく、液体状態検知センサ(尿素濃度識別装置)が提案されている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。
特許文献1の尿素濃度識別装置は、基板と感温体と絶縁層と発熱体と保護層とが、順に積層されてなる素子(薄膜チップ)を有する傍熱型濃度検知部を備えている。この尿素濃度識別装置では、発熱体に所定時間通電を行い、その通電の前後において感温体により測定した発熱体の温度変化に基づいて、尿素濃度を検知する。具体的には、尿素水溶液に含まれる尿素の濃度の違いにより、尿素水溶液の熱容量に差異が生じることから、尿素濃度の違いにより、発熱体の温度変化に差異が生じることとなる。これを利用して、発熱体の温度変化を検知することで、尿素濃度を検知している。
The urea concentration discriminating apparatus disclosed in
特許文献2の液体判別装置も、特許文献1の傍熱型濃度検知部と同様な構成の検知部を備えており、特許文献1と同様にして、貯蔵タンク内の液体還元剤(尿素水溶液)の濃度を検出する。また、検出された濃度に基づいて、貯蔵タンク内の液体が、水、液体還元剤(尿素水溶液)、または空であると判別することもできる。
The liquid discriminating apparatus of
ところで、尿素水タンク内の尿素水溶液が減少し、その液面レベルが素子(発熱体)の位置を下回った場合や、尿素水タンク内に尿素水溶液よりも熱伝導率が小さな液体(例えば軽油など)が収容されている場合には、発熱体の温度上昇率が高くなり、発熱体が異常昇温する虞がある。このような状況で、尿素水タンク内に尿素水溶液が適量収容されている場合と同様に、所定時間(特許文献1では、4秒間を例示している)発熱体に通電してしまうと、発熱体が過昇温し、素子が故障(破損など)する虞があった。 By the way, when the urea aqueous solution in the urea water tank decreases and the liquid level falls below the position of the element (heating element), or the liquid having a lower thermal conductivity than the urea aqueous solution (for example, light oil) in the urea water tank ) Is contained, the temperature rise rate of the heating element becomes high, and the heating element may be abnormally heated. In such a situation, as in the case where an appropriate amount of urea aqueous solution is stored in the urea water tank, heat is generated when the heating element is energized for a predetermined time (4 seconds is exemplified in Patent Document 1). There was a risk that the body would overheat and the device would fail (breakage, etc.).
なお、特許文献1では、尿素水タンク内の尿素水溶液が減少し、その液面レベルが素子(発熱体)の位置を下回った場合等に、尿素濃度識別装置によって警告を発するようにすることができると記載されている。しかしながら、警告を発したときには、既に、発熱体が過昇温しているため、過昇温に起因する素子の故障(破損など)を防止することはできなかった。また、特許文献2では、貯蔵タンク内の液体が、水、液体還元剤(尿素水溶液)、または空であると判別するが、貯蔵タンクが空の場合でも、貯蔵タンク内に水や液体還元剤(尿素水溶液)が収容されている場合と同様に、発熱体(加熱ヒータ)への通電を行うようにしていた。このため、発熱体(加熱ヒータ)が過昇温し、素子が故障(破損など)する虞があった。
In
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、液体状態検知素子(発熱抵抗体)の過昇温を防止できる液体状態検知センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and an object thereof is to provide a liquid state detection sensor that can prevent an excessive temperature rise of a liquid state detection element (heating resistor).
その解決手段は、被測定液体の状態を検知する液体状態検知センサであって、自身の温度に応じて抵抗値が変化する発熱抵抗体を含み、上記被測定液体に浸漬される液体状態検知素子と、上記発熱抵抗体への通電を行う通電手段と、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から初期通電時間内に当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第1出力値と、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から上記初期通電時間より長い第2通電時間が経過した時点での当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第3出力値とに基づいて、上記被測定液体の状態を検知する状態検知手段と、上記第2通電時間が経過する前に、上記第1出力値と、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から上記第2通電時間より短く且つ上記初期通電時間より長い第1通電時間が経過した時点での当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第2出力値と、に基づいて、上記発熱抵抗体の異常昇温を検知する異常検知手段であって、上記発熱抵抗体の異常昇温を検知した場合、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電を停止させる通電停止信号を出力する異常検知手段と、を備える液体状態検知センサである。 The solution is a liquid state detection sensor for detecting the state of the liquid to be measured, including a heating resistor whose resistance value changes according to its own temperature, and a liquid state detection element immersed in the liquid to be measured Energizing means for energizing the heating resistor, and a first output corresponding to the resistance value of the heating resistor within the initial energization time from the start of energization of the heating resistor by the energizing means And a third output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor when the second energization time longer than the initial energization time has elapsed from the start of energization of the heating resistor by the energization means Based on the state detection means for detecting the state of the liquid to be measured, and before the second energization time elapses, from the start of energization of the heating resistor by the first output value and the energization means. Shorter than the second energizing time and An abnormal temperature rise of the heating resistor is detected based on the second output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor when the first energization time longer than the initial energization time has elapsed. An abnormality detecting means that outputs an energization stop signal for stopping energization of the heating resistor by the energizing means when detecting an abnormal temperature rise of the heating resistor. It is a detection sensor.
本発明の液体状態検知センサでは、発熱抵抗体への通電開始から初期通電時間内に発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第1出力値と、発熱抵抗体への通電開始から初期通電時間より長い第2通電時間が経過した時点での発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第3出力値と基づいて、被測定液体(例えば、尿素水溶液)の状態を検知する。 In the liquid state detection sensor of the present invention, the first output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor within the initial energization time from the start of energization to the heating resistor, and the initial from the start of energization to the heating resistor Based on the third output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor when the second energization time longer than the energization time elapses, the state of the liquid to be measured (for example, urea aqueous solution) is detected.
被測定液体に含まれる特定成分の濃度の違いなどにより、被測定液体の熱伝導率が異なることから、発熱抵抗体により被測定液体を加熱した場合に、濃度の違い等により、被測定液体の温度上昇率が異なることとなる。本発明の液体状態検知センサでは、発熱抵抗体を有する液体状態検知素子を被測定液体に浸漬して発熱抵抗体に通電していることから、被測定液体の温度上昇率(すなわち、被測定液体の濃度など)が発熱抵抗体の温度上昇に影響を与えることとなる。この発熱抵抗体は、自身の温度に応じた抵抗値を有するため、被測定液体の状態(濃度や液種など)の違いにより、所定の通電時間後の発熱抵抗体の抵抗値に違いが生じることとなる。従って、上述のように、発熱抵抗体の抵抗値に起因する第1出力値と第3出力値に基づいて、適切に、被測定液体の状態(濃度や液種など)を検知することができる。 Since the thermal conductivity of the liquid to be measured varies depending on the concentration of the specific component contained in the liquid to be measured, etc., when the liquid to be measured is heated by a heating resistor, the liquid of the liquid to be measured The rate of temperature rise will be different. In the liquid state detection sensor of the present invention, since the liquid state detection element having the heating resistor is immersed in the liquid to be measured and the heating resistor is energized, the temperature rise rate of the liquid to be measured (that is, the liquid to be measured) The concentration of the above will affect the temperature rise of the heating resistor. Since this heating resistor has a resistance value corresponding to its own temperature, the resistance value of the heating resistor after a predetermined energization time varies depending on the state of the liquid to be measured (concentration, liquid type, etc.). It will be. Therefore, as described above, based on the first output value and the third output value caused by the resistance value of the heating resistor, the state (concentration, liquid type, etc.) of the liquid to be measured can be detected appropriately. .
しかも、本発明の液体状態検知センサは、第2通電時間が経過する前に、第1出力値と、通電開始から第2通電時間より短く且つ上記初期通電時間より長い第1通電時間が経過した時点での発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第2出力値とに基づいて、発熱抵抗体の異常昇温を検知する異常検知手段を備えている。この異常検知手段は、発熱抵抗体の異常昇温を検知した場合に、通電手段による発熱抵抗体への通電を強制的に停止させる通電停止信号を出力する。従って、発熱抵抗体が異常昇温している(発熱抵抗体の温度上昇率が異常に高い)場合には、第2通電時間が経過するまで通電することなく、発熱抵抗体への通電を停止することができる。これにより、液体状態検知素子(発熱抵抗体)の過昇温を防止することができる。 Moreover, in the liquid state detection sensor of the present invention, before the second energization time has elapsed, the first output value and the first energization time that is shorter than the second energization time and longer than the initial energization time have elapsed since the start of energization. An abnormality detecting means is provided for detecting an abnormal temperature rise of the heating resistor based on the second output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor at the time. The abnormality detecting means outputs an energization stop signal for forcibly stopping energization of the heating resistor by the energizing means when detecting an abnormal temperature rise of the heating resistor. Therefore, if the heating resistor is abnormally heated (the temperature rise rate of the heating resistor is abnormally high), the energization of the heating resistor is stopped without energizing until the second energization time has elapsed. can do. Thereby, the excessive temperature rise of a liquid state detection element (heating resistor) can be prevented.
ここで、発熱抵抗体が異常昇温する場合としては、例えば、液体収容容器内に収容されている被測定液体の液面レベルが、発熱抵抗体よりも下方にまで低下した場合(空焚きの状態)を挙げることができる。あるいは、液体収容容器内に収容されている被測定液体が、本来収容されているべき液体に比べて、熱伝導率が過少な液体となっている場合を挙げることができる。具体的には、液体収容容器内に尿素水溶液が収容されているべきところ、誤って、軽油が収容されている場合を例示することができる。 Here, as a case where the heating resistor abnormally increases in temperature, for example, when the liquid level of the liquid to be measured stored in the liquid storage container is lowered below the heating resistor (empty State). Alternatively, there can be mentioned a case where the liquid to be measured contained in the liquid container is a liquid having a lower thermal conductivity than the liquid that should be originally contained. Specifically, the case where the light oil is erroneously accommodated can be illustrated where the urea aqueous solution should be accommodated in the liquid storage container.
このような場合には、発熱抵抗体から奪われる熱量が過少となるため、発熱抵抗体が異常昇温することとなる。しかしながら、本発明の液体状態検知センサでは、上述のように、異常昇温を検知して、発熱抵抗体への通電を停止するため、発熱抵抗体の過昇温を防止することができる。 In such a case, since the amount of heat taken away from the heating resistor becomes too small, the heating resistor abnormally increases in temperature. However, as described above, the liquid state detection sensor of the present invention detects an abnormal temperature rise and stops energization of the heating resistor, so that it is possible to prevent an excessive temperature rise of the heating resistor.
なお、第1〜第3出力値としては、通電手段により発熱抵抗体に定電流を流す場合には、例えば、発熱抵抗体に生じる電圧値に対応した値を用いることができる。また、通電手段により発熱抵抗体に定電圧をかける場合には、例えば、発熱抵抗体を流れる電流値に対応した値を用いることができる。
また、異常検知手段では、例えば、第1出力値と第2出力値との差分値や、第1出力値と第2出力値との比の値などに基づいて、発熱抵抗体の異常昇温を検知することができる。
In addition, as a 1st-3rd output value, when a constant current is sent through a heat generating resistor with an electricity supply means, the value corresponding to the voltage value produced in a heat generating resistor can be used, for example. Further, when a constant voltage is applied to the heating resistor by the energization means, for example, a value corresponding to the current value flowing through the heating resistor can be used.
Further, in the abnormality detection means, for example, based on the difference value between the first output value and the second output value, the ratio value between the first output value and the second output value, or the like, the abnormal heating of the heating resistor is performed. Can be detected.
また、初期通電時間とは、発熱抵抗体への通電開始後であって、発熱抵抗体自身の温度が周囲の液体の温度とほぼ同一となっている時間をいい、例えば、通電開始から100msecの時間となる。
また、第1出力値としては、発熱抵抗体への通電開始から初期通電時間内に出力されるものであれば良く、例えば、通電開始から100msec以内に出力された出力値であれば良い。なお、発熱抵抗体への通電開始時点においては、発熱抵抗体に流れる電流が比較的安定し難い傾向があるため、発熱抵抗体への通電開始から2msec以上100msec以内(より好ましくは50msec以内)の初期通電時間内に出力された出力値を第1出力値とするのが好ましい。
The initial energization time is the time after the start of energization to the heating resistor, and the temperature of the heating resistor itself is substantially the same as the temperature of the surrounding liquid, for example, 100 msec from the start of energization. It will be time.
The first output value may be any value that is output within the initial energization time from the start of energization to the heating resistor, and may be, for example, an output value that is output within 100 msec from the start of energization. Since the current flowing through the heating resistor tends to be relatively unstable at the start of energization of the heating resistor, it is within 2 msec to 100 msec (more preferably within 50 msec) from the start of energization to the heating resistor. The output value output within the initial energization time is preferably the first output value.
さらに、上記の液体状態検知センサであって、前記異常検知手段は、前記第1出力値と前記第2出力値との差分である第1差分値と、第1閾値とが、所定の大小関係を満たした場合に、前記通電停止信号を出力するように構成されてなる液体状態検知センサとすると良い。 Furthermore, in the liquid state detection sensor described above, the abnormality detection unit has a predetermined magnitude relationship between a first difference value that is a difference between the first output value and the second output value, and a first threshold value. When the condition is satisfied, the liquid state detection sensor may be configured to output the energization stop signal.
本発明の液体状態検知センサでは、第1出力値と第2出力値との差分である第1差分値と、第1閾値とが、所定の大小関係を満たした場合に、通電停止信号を出力するようにしている。このように、第1閾値を基準として判断することで、適切に、発熱抵抗体の異常昇温を検知し、通電停止信号を出力することができる。 In the liquid state detection sensor of the present invention, the energization stop signal is output when the first difference value, which is the difference between the first output value and the second output value, and the first threshold satisfy a predetermined magnitude relationship. Like to do. As described above, by determining with the first threshold as a reference, it is possible to appropriately detect an abnormal temperature rise of the heating resistor and output an energization stop signal.
なお、所定の大小関係としては、(1)第1差分値>第1閾値、(2)第1差分値≧第1閾値、(3)第1差分値<第1閾値、(4)第1差分値≦第1閾値を例示できる。例えば、発熱抵抗体が昇温(抵抗値上昇)するにしたがって第1差分値が大きくなる場合には、異常検知手段は、(1)第1差分値>第1閾値、または(2)第1差分値≧第1閾値の関係を満たした場合に、通電停止信号を出力するように構成すると良い。 The predetermined magnitude relationship includes (1) first difference value> first threshold value, (2) first difference value ≧ first threshold value, (3) first difference value <first threshold value, and (4) first value. Difference value ≦ first threshold can be exemplified. For example, when the first difference value increases as the heating resistor rises in temperature (resistance value rises), the abnormality detection means is (1) first difference value> first threshold, or (2) first It may be configured to output an energization stop signal when the relationship of difference value ≧ first threshold is satisfied.
さらに、上記の液体状態検知センサであって、前記異常検知手段は、前記所定の大小関係が、前記第1差分値>前記第1閾値または上記第1差分値≧上記第1閾値であり、上記第1差分値が、上記第1閾値よりも大きな第2閾値を上回った場合には、前記被測定液体の液面レベルが前記発熱抵抗体の下方にまで低下している第1異常状態を検出し、上記第1差分値が、上記第2閾値を下回った場合には、前記被測定液体の熱伝導率が過少である第2異常状態を検出するように構成されてなり、または、上記所定の大小関係が、上記第1差分値<上記第1閾値または上記第1差分値≦上記第1閾値であり、上記第1差分値が、上記第1閾値よりも小さな第2閾値を下回った場合には、上記第1異常状態を検出し、上記第1差分値が、上記第2閾値を上回った場合には、上記第2異常状態を検出するように構成されてなる液体状態検知センサとすると良い。 Further, in the liquid state detection sensor, the abnormality detection unit may be configured such that the predetermined magnitude relationship is the first difference value> the first threshold value or the first difference value ≧ the first threshold value, When the first difference value exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, a first abnormal state is detected in which the liquid level of the liquid to be measured is lowered below the heating resistor. When the first difference value falls below the second threshold value, the second abnormal state in which the thermal conductivity of the liquid to be measured is insufficient is detected, or the predetermined value is set. When the first difference value <the first threshold value or the first difference value ≦ the first threshold value and the first difference value falls below a second threshold value that is smaller than the first threshold value. The first abnormal state is detected, and the first difference value is the second threshold value. If exceeded, it is preferable to a liquid state detecting sensor composed configured to detect the second abnormal state.
発熱抵抗体が異常昇温する場合とは、(1)被測定液体の熱伝導率が過少である場合、例えば、液体収容容器内に尿素水溶液が収容されているべきところ、誤って、軽油が収容されている場合、あるいは、(2)被測定液体の液面レベルが発熱抵抗体の下方にまで低下した場合である。液体(軽油など)に比べて、空気のほうが熱伝導率が小さいことから、(1)の場合の第1差分値と、(2)の場合の第1差分値とは、常に所定の大小関係を満たすこととなる。従って、(1)の場合の第1差分値と(2)の場合の第1差分値との境界値として第2閾値を設定することで、(1)と(2)とを識別することが可能となる。 When the heating resistor is abnormally heated, (1) When the thermal conductivity of the liquid to be measured is too low, for example, the urea solution should be stored in the liquid storage container. Or (2) when the liquid level of the liquid to be measured has dropped below the heating resistor. Since air has a lower thermal conductivity than liquids (light oil, etc.), the first difference value in the case of (1) and the first difference value in the case of (2) are always in a predetermined magnitude relationship. Will be satisfied. Therefore, (1) and (2) can be identified by setting the second threshold value as a boundary value between the first difference value in the case of (1) and the first difference value in the case of (2). It becomes possible.
そこで、本発明の液体状態検知センサでは、異常検知手段において、第1差分値と、第1閾値及び第2閾値との大小関係に基づいて、被測定液体の液面レベルが発熱抵抗体の下方にまで低下している第1異常状態と、被測定液体の熱伝導率が過少である第2異常状態とを検出するようにした。このうち、第1異常状態を検出することで、液体状態検知センサを設けた機器(ディーゼル車両など)の運転者に対し、被測定液体の補給を促す等の処理を講ずることができる。また、第2異常状態を検出することで、運転者に対し、被測定液体の入れ替え(例えば、尿素水溶液ではなく誤って軽油が収容されている場合には、尿素水溶液に入れ替える)を促す等の処理を講ずることができる。 Therefore, in the liquid state detection sensor of the present invention, the liquid level level of the liquid to be measured is below the heating resistor based on the magnitude relationship between the first difference value and the first threshold value and the second threshold value in the abnormality detection means. The first abnormal state that is reduced to 2 and the second abnormal state in which the thermal conductivity of the liquid to be measured is too low are detected. Among these, by detecting the first abnormal state, it is possible to perform processing such as prompting the driver of the device (diesel vehicle or the like) provided with the liquid state detection sensor to replenish the liquid to be measured. Further, by detecting the second abnormal state, the driver is prompted to replace the liquid to be measured (for example, when light oil is mistakenly stored instead of the urea aqueous solution, the driver is replaced with the urea aqueous solution). Processing can be taken.
このように、本発明の液体状態検知センサでは、発熱抵抗体の異常昇温の原因を特定した異常状態を検出するので、液体状態検知センサを設けた機器(ディーゼル車両など)の運転者に対し、適切な処置(被測定液体の補給や入れ替え等)を取らせることが可能となる。 As described above, in the liquid state detection sensor of the present invention, an abnormal state in which the cause of the abnormal heating of the heating resistor is specified is detected. Therefore, for a driver of a device (such as a diesel vehicle) provided with the liquid state detection sensor. It is possible to take appropriate measures (replenishment or replacement of the liquid to be measured).
さらに、上記いずれかの液体状態検知センサであって、前記液体状態検知素子は、前記発熱抵抗体が、セラミック基体内に液密に封止されてなる液体状態検知センサとすると良い。 Furthermore, in any one of the liquid state detection sensors described above, the liquid state detection element may be a liquid state detection sensor in which the heating resistor is liquid-tightly sealed in a ceramic base.
本発明の液体状態検知センサでは、液体状態検知素子として、発熱抵抗体が、セラミック基体内に液密に封止された液体状態検知素子を用いている。このような液体状態検知素子は、当該素子自身を直接、被測定液体に浸漬することができる。このため、薄膜チップ内に尿素水溶液が浸水しないように、薄膜チップを樹脂モールドした素子(例えば、特開2005−84026号公報に開示されている素子)に比べて、感度が良好となる。従って、本発明の液体状態検知センサでは、被測定液体の状態を精度良く検知できると共に、発熱抵抗体の異常昇温を精度良く検知することができる。 In the liquid state detection sensor of the present invention, a liquid state detection element in which a heating resistor is liquid-tightly sealed in a ceramic substrate is used as the liquid state detection element. Such a liquid state detection element can immerse itself in the liquid to be measured. For this reason, the sensitivity is improved as compared with an element (for example, an element disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-84026) in which a thin film chip is resin-molded so that the urea aqueous solution is not submerged in the thin film chip. Therefore, in the liquid state detection sensor of the present invention, the state of the liquid to be measured can be detected with high accuracy, and the abnormal temperature rise of the heating resistor can be detected with high accuracy.
さらに、上記いずれかの液体状態検知センサであって、前記被測定液体は、尿素水溶液である液体状態検知センサとすると良い。 Furthermore, in any one of the liquid state detection sensors described above, the liquid to be measured may be a liquid state detection sensor that is an aqueous urea solution.
本発明の液体状態検知センサは、尿素水溶液の状態を検知する液体状態検知センサである。尿素水溶液は、例えば、NOx還元剤として、ディーゼル車両の液体収容容器内に収容される。ところが、作業者が誤って、尿素水溶液の液体収容容器内に、軽油を注入してしまう虞がある。また、ディーゼル車両の運転時間の経過と共に尿素水溶液が減少し、尿素水溶液の液面レベルが素子よりも下方に低下し、さらには空状態となる虞もある。しかも、尿素水溶液に比べて、軽油は熱伝導率が小さく、空気はさらに熱伝導率が小さいため、液体収容容器内に誤って軽油が注入されている場合、及び液体収容容器内の尿素水溶液の液面レベルが素子よりも下方に低下した場合には、発熱抵抗体が異常昇温することとなる。 The liquid state detection sensor of the present invention is a liquid state detection sensor that detects the state of an aqueous urea solution. The urea aqueous solution is accommodated in a liquid storage container of a diesel vehicle, for example, as a NOx reducing agent. However, there is a possibility that the operator mistakenly injects light oil into the liquid container of the urea aqueous solution. Further, the urea aqueous solution decreases with the lapse of the operation time of the diesel vehicle, the liquid level of the urea aqueous solution decreases below the element, and there is a possibility that it becomes empty. In addition, since light oil has a lower thermal conductivity than air, and air has a lower thermal conductivity, light oil is accidentally injected into the liquid container, and the urea aqueous solution in the liquid container When the liquid level is lowered below the element, the heating resistor is abnormally heated.
これに対し、本発明の液体状態検知センサでは、前述のように、異常検知手段によって発熱抵抗体の異常昇温が検知された場合に、通電手段による発熱抵抗体への通電を停止させる通電停止信号を出力するようにしている。このため、発熱抵抗体が異常昇温している(発熱抵抗体の温度上昇率が異常に高い)場合には、第2通電時間が経過するまで通電することなく、発熱抵抗体への通電を停止することができる。従って、液体収容容器内に誤って軽油が注入されている場合、及び尿素水溶液の液面レベルが素子よりも下方に低下している場合でも、液体状態検知素子の過昇温を防止できる。 On the other hand, in the liquid state detection sensor of the present invention, as described above, when the abnormal temperature rise of the heating resistor is detected by the abnormality detection unit, the energization stop for stopping the energization of the heating resistor by the energization unit A signal is output. For this reason, if the heating resistor is abnormally heated (the temperature rise rate of the heating resistor is abnormally high), the energization of the heating resistor is not performed until the second energization time has elapsed. Can be stopped. Therefore, even when light oil is mistakenly injected into the liquid container, and even when the liquid level of the urea aqueous solution is lowered below the element, it is possible to prevent the liquid state detecting element from being overheated.
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、実施形態にかかる液体状態検知センサ100の部分縦断面図である。図1に示すように、液体状態検知センサ100は、素子構造体30と、電極構造体70と、検知部160と、取付部40とを備えている。ここで、液体状態検知センサ100について、その軸線Cに沿う方向に見て、素子構造体30側を先端側、検知部160側を基端側とする。本実施形態の液体状態検知センサ100は、図4に示すように、その先端側が尿素水タンク98内の尿素水溶液Lに浸漬され、尿素水溶液Lの状態を検知することができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a liquid
取付部40は、金属からなり、取付ボルトが挿通可能なボルト用貫通孔(図示省略)が穿孔されている。液体状態検知センサ100は、取付部40のボルト用貫通孔を利用して、取付ボルトにより、尿素水タンク98(図4参照)に取付可能とされている。
The mounting
電極構造体70は、外筒電極10と、内筒電極20と、両電極の間に位置する筒状のゴムブッシュ80とを有している。このうち、外筒電極10は、金属製で円筒状をなし、その軸線を軸線Cに一致させて、液体状態検知センサ100の先端側から基端側にまで延びている。この外筒電極10は、基端部12において、取付部40に溶接されている。なお、取付部40は、検知部160を構成する配線基板60に対し、そのグランド電位をなす配線部(図示しない)と同電位となるように接続されている。このため、取付部40に溶接されている外筒電極10も、グランド電位となる。
The
内筒電極20は、金属製で、外筒電極10より小径の円筒状をなし、その軸線を軸線Cに一致させて、外筒電極10の内側において、液体状態検知センサ100の先端側から基端側にまで延びている。この内筒電極20は、図示を省略しているが、その基端部において、絶縁部材を介して取付部40に固着されている。なお、内筒電極20は、検知部160を構成する配線基板60に電気的に接続され、交流電圧が印加されるように構成されている。また、内筒電極20のうち尿素水溶液Lに接触する外表面には、フッ素系樹脂からなる絶縁被膜23が形成されている。
The
素子構造体30は、液体状態検知素子110と、ホルダ120と、固定部材125,126と、プロテクタ130とを有している。
このうち、液体状態検知素子110は、図2に示すように、第1セラミック絶縁層111と、第2セラミック絶縁層112と、これらの間に位置する導体層118とを有している。詳細には、液体状態検知素子110は、同時焼成されてなり、導体層118が、第1セラミック絶縁層111と第2セラミック絶縁層112との間(セラミック基体内)に液密に封止されている。このため、液体状態検知素子110を直接、尿素水溶液Lに浸漬しても、液体状態検知素子110内に尿素水溶液Lが浸水して導体層118が短絡する虞がない。
The
Among these, as shown in FIG. 2, the liquid
第1セラミック絶縁層111及び第2セラミック絶縁層112は、アルミナ製で、矩形板形状をなしている。また、導体層118は、Ptを主成分とした導体層であり、図3に示すように、第1リード部115と、第2リード部116と、両者に接続する発熱抵抗体117とを有している。発熱抵抗体117は、第1リード部115及び第2リード部116に比べて小さな断面積の線が、蛇行した形態をなしている。このため、導体層118に通電すると、主に、発熱抵抗体117において発熱することとなる。この発熱抵抗体117は、自身の温度に応じて抵抗値が変化する。
The first ceramic insulating
さらに、図2に示すように、第1セラミック絶縁層111には、導体層118(詳細には、第1リード部115と第2リード部116)に連通する位置に、第1セラミック絶縁層111の厚み方向(図2において左右方向)に貫通するビアホール111bが、2ヶ穿孔されている。各々のビアホール111b内には、ビア導体113が充填形成されている。そして、第1セラミック絶縁層111の表面111cには、各々のビア導体113に導通する、矩形状の接続パッド114が形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the first ceramic insulating
各々の接続パッド114には、コネクタ119が接続されている(図1参照)。さらに、このコネクタ119と検知部160(配線基板60)とは、図1に示すように、内筒電極20の筒内に挿通されたリード線90により電気的に接続されている。これにより、液体状態検知素子110の発熱抵抗体117が、検知部160(配線基板60)に電気的に接続される。
A
ホルダ120は、筒状をなし、環状のシール部材127を介して内筒電極20に装着されている。このホルダ120の筒内には、液体状態検知素子110が挿通されている。固定部材125,126は、接着剤からなり、ホルダ120の筒内に充填されている。これにより、液体状態検知素子110が、ホルダ120に保持される。なお、液体状態検知素子110のうち発熱抵抗体117が位置する部位は、尿素水溶液Lに浸漬するように、ホルダ120から先端側(図1において下側)に突出している。プロテクタ130は、筒状をなし、液体状態検知素子110を包囲しつつ、ホルダ120に固着されている。このプロテクタ130には、その内外を尿素水溶液Lが流通するための貫通孔が複数穿孔されている。
The
液体状態検知素子110を保持したホルダ120は、外筒電極10に固定されたゴムブッシュ80により、軸線C方向に位置ずれを生じないよう内筒電極20に対し固定されている。
なお、シール部材127及びホルダ120内に充填された固定部材125,126により、内筒電極20の筒内への尿素水溶液Lの浸入が防止されている。
The
In addition, the urea member L is prevented from entering the cylinder of the
検知部160は、図1に示すように、CPU221などが実装された配線基板60により構成されており、保護カバー161の内部に配置されている。具体的には、検知部160は、図4に示すように、マイクロコンピュータ220と、第1検知回路部280と、第2検知回路部250と、入出力回路部290とを有している。
このうち、マイクロコンピュータ220は、CPU221、ROM222、及びRAM223を有し、各種制御を行う。入出力回路部290は、マイクロコンピュータ220とECU(エンジンコントロールユニット)との間で信号の入出力を行うための、通信プロトコルの制御を行う。
As shown in FIG. 1, the
Among these, the
第2検知回路部250は、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、外筒電極10と内筒電極20との間に所定の交流電圧を印加する。そして、このときに流れた電流を電圧変換し、その電圧信号をマイクロコンピュータ220に出力する。外筒電極10と内筒電極20との間に位置する尿素水溶液Lの液量に応じて、外筒電極10と内筒電極20との間の静電容量が異なることから、マイクロコンピュータ220では、出力された電圧信号に基づいて、尿素水溶液Lの液面レベルを検知することができる。
The second
第1検知回路部280は、差動増幅回路部230と、定電流出力部240と、スイッチ260とを有している。この第1検知回路部280は、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、液体状態検知素子110に定電流を流し、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された電圧信号を、マイクロコンピュータ220に出力する。
The first
具体的には、定電流出力部240は、発熱抵抗体117と電気的に接続されており、定電流を出力する。スイッチ260は、定電流出力部240と発熱抵抗体117との通電経路上に位置し、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、定電流出力部240から発熱抵抗体117への通電のON/OFFの切り替えを行う。差動増幅回路部230は、発熱抵抗体117の入力端側の電位Pinと出力端側の電位Poutとの差分値を、検出電圧値としてマイクロコンピュータ220に出力する。これにより、マイクロコンピュータ220では、この検出電圧値に基づいて、例えば、尿素水溶液Lの尿素濃度を算出し、尿素濃度が適正であるか否かを検知したり、尿素水溶液Lの温度を算出したりすることができる。
Specifically, the constant
例えば、尿素水溶液Lの尿素濃度が32.5wt%であるときは、図5に実線で示すように、通電時間tの経過に伴って発熱抵抗体117の電圧が変動する。この例を参照して説明すると、まず、定電流出力部240から発熱抵抗体117に定電流を流し、発熱抵抗体117への通電開始から初期通電時間t0(本実施形態ではt0=100msec)を経過するまでに、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された電圧信号(第1出力値V1)を検知する。なお、本実施形態では、通電開始から10msec経過した時点での電圧信号を、第1出力値V1として検知する(図6のステップS2,S3参照)。次いで、通電開始から第2通電時間t2(本実施形態では700msec)経過した時点での、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された電圧信号(第3出力値V3)を検知する。
For example, when the urea concentration of the urea aqueous solution L is 32.5 wt%, as indicated by the solid line in FIG. 5, the voltage of the
次いで、V3とV1との差分値(第2差分値とする)ΔV2=V3−V1を算出し、この第2差分値ΔV2から所定の演算式に基づいて、尿素水溶液の尿素濃度を算出すれば、尿素濃度が適正であるか否かを判定することができる。この例では、尿素濃度が32.5wt%と算出され、尿素濃度は適正であると判定されることとなる。 Next, a difference value (V2 = V3−V1) between V3 and V1 is calculated, and the urea concentration of the urea aqueous solution is calculated from the second difference value ΔV2 based on a predetermined arithmetic expression. It can be determined whether or not the urea concentration is appropriate. In this example, the urea concentration is calculated as 32.5 wt%, and the urea concentration is determined to be appropriate.
これは、次のような原理に基づいて実現される。尿素水溶液Lに含まれる尿素の濃度の違いにより、尿素水溶液Lの熱伝導率が異なることから、発熱抵抗体117により尿素水溶液Lを加熱した場合、尿素濃度の違いにより、尿素水溶液Lの温度上昇率が異なることとなる。このため、尿素水溶液Lの温度上昇率(すなわち、尿素水溶液Lの濃度)が、尿素水溶液Lに浸漬された液体状態検知素子110に含まれる発熱抵抗体117の温度上昇に影響を与えることとなる。
This is realized based on the following principle. Since the thermal conductivity of the urea aqueous solution L varies depending on the concentration of urea contained in the urea aqueous solution L, when the urea aqueous solution L is heated by the
前述のように、発熱抵抗体117は、自身の温度に応じて抵抗値が変化する。従って、発熱抵抗体117に所定時間定電流を流した後では、尿素水溶液Lの尿素濃度の違い、あるいは液種の違い等により、発熱抵抗体117の抵抗値に違いが生じることとなる。このため、発熱抵抗体117に第2通電時間t2(例えば、t2=700msec)だけ定電流を流したとき、尿素水溶液Lの尿素濃度の違い等により、第1出力値V1と第3出力値V3との差分値(第2差分値)ΔV2=V2−V1にも違いが生じることとなる。従って、ΔV2に基づいて、尿素水溶液Lの尿素濃度、あるいは液種を検知することが可能となる。
As described above, the resistance value of the
また、通電開始から初期通電時間t0内(本実施形態では、通電開始から10msec経過時)における発熱抵抗体117の温度は、液体状態検知素子110(発熱抵抗体117)の周囲に位置する尿素水溶液Lの温度とほぼ一致している。このことから、通電開始から初期通電時間t0内(本実施形態では、通電開始から10msec経過時)における発熱抵抗体117の抵抗値は、液体状態検知素子110(発熱抵抗体117)の周囲に位置する尿素水溶液Lの温度に対応した抵抗値となっている。従って、第1出力値V1を利用して、尿素水溶液Lの温度を検知することもできる。
Further, the temperature of the
ところで、尿素水タンク98内の尿素水溶液Lが減少し、その液面レベルが発熱抵抗体117よりも下方に低下した場合や、尿素水タンク98内に尿素水溶液Lよりも熱伝導率が小さな液体(例えば軽油など)が収容されている場合には、発熱抵抗体117の温度上昇率が高くなり、異常昇温する虞がある。このような状況で、尿素水タンク98内に尿素水溶液Lが適量収容されている場合と同様に、第2通電時間t2(例えば、t2=700msec)の間、発熱抵抗体117に通電してしまうと、発熱抵抗体117が過昇温し、これが繰り返されることで液体状態検知素子110が故障(破損など)する虞がある。
By the way, when the urea aqueous solution L in the
そこで、本実施形態の液体状態検知センサ100では、次のようにして、発熱抵抗体117の過昇温を防止するようにした。
まず、図5に示すように、通電開始から第2通電時間t2(本実施形態では、t2=700msec)が経過する前に、第2通電時間t2より短い第1通電時間t1(本実施形態では、t1=300msec)が経過した時点での、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された電圧信号(第2出力値V2)を検知する。次いで、先に取得した第1出力値V1と、この第2出力値V2との差分値(第1差分値)ΔV1を算出する。この第1差分値ΔV1が、閾値Q(予め、様々な濃度の尿素水溶液Lについて取得したΔVの最大値)以下であれば、尿素水タンク98内に尿素水溶液Lが適量収容されていると判定できる。この場合には、第2通電時間t2(本実施形態では700msec)が経過するまで発熱抵抗体117に通電し続けても、発熱抵抗体117が過昇温する虞がない。
Therefore, in the liquid
First, as shown in FIG. 5, before the second energization time t2 (in this embodiment, t2 = 700 msec) elapses from the start of energization, the first energization time t1 (in this embodiment, shorter than the second energization time t2). , T1 = 300 msec), a voltage signal (second output value V2) output corresponding to the resistance value of the
一方、第1差分値ΔV1が閾値Qを上回った場合は、尿素水タンク98内に尿素水溶液Lが適切に収容されていないこととなる。具体的には、尿素水タンク98内に、尿素水溶液よりも熱伝導率の小さな液体(例えば、軽油)が注入されている場合には、図5に一点鎖線で示すように、電圧が上昇し、第1差分値ΔV1bが閾値Qを上回ることとなる。さらに、尿素水溶液Lの液面レベルが発熱抵抗体117よりも下方にまで低下した場合(空焚き状態)には、図5に破線で示すように、電圧が上昇し、第1差分値ΔV1cが閾値Qをさらに大きく上回ることとなる。これらの場合には、発熱抵抗体117が異常昇温しているため、第2通電時間t2(本実施形態では700msec)が経過するまで発熱抵抗体117に通電し続けると、前述のように、発熱抵抗体117が、過昇温して故障する虞がある。
On the other hand, when the first difference value ΔV1 exceeds the threshold value Q, the urea aqueous solution L is not properly stored in the
そこで、本実施形態での液体状態検知センサ100では、実測されたΔV1の値が閾値Qを上回った場合には、発熱抵抗体117への通電の停止することとした。すなわち、発熱抵抗体117が異常昇温している(発熱抵抗体117の温度上昇率が異常に高い)場合には、第2通電時間t2(本実施形態では700msec)が経過するまで通電することなく、第1通電時間t1(本実施形態では300msec)が経過した時点で、発熱抵抗体117への通電を停止する。これにより、液体状態検知素子110(発熱抵抗体117)の過昇温を防止することができる。
Therefore, in the liquid
なお、図5に示すように、予め、尿素水溶液Lの液面レベルが発熱抵抗体117よりも下方にまで低下した状態(空焚き状態)で取得した第1差分値ΔV1cと、尿素水タンク98内に軽油が収容されている状態で取得した第1差分値ΔV1bとに基づいて、閾値Qより大きな閾値Rを設定しておくと良い。このようにすれば、実測されたΔV1の値が閾値Qを上回り、さらに閾値Rを上回ったときには、尿素水溶液Lの液面レベルが発熱抵抗体117よりも下方に低下している(尿素水タンク98内が空状態など)と判定することができる。
As shown in FIG. 5, the first difference value ΔV1c acquired in advance in a state where the level of the urea aqueous solution L is lowered below the heating resistor 117 (empty state), and the
また、実測されたΔV1が、閾値Qと閾値Rとの間の値となった場合には、液面レベルが発熱抵抗体117よりも下方に低下してはいないが、尿素水タンク98内に熱伝導率の小さな液体(軽油など)が入っていると判定することができる。
Further, when the actually measured ΔV1 becomes a value between the threshold value Q and the threshold value R, the liquid level is not lowered below the
なお、本実施形態では、定電流出力部240、スイッチ260、及びマイクロコンピュータ220が、通電手段に相当する。また、マイクロコンピュータ220が、状態検知手段、及び異常検知手段に相当する。
In the present embodiment, the constant
ここで、図6を参照して、本実施形態の液体状態検知の流れについて説明する。
まず、ステップS1において、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、スイッチ260がONにされ、定電流出力部240から発熱抵抗体117への通電を開始する。次いで、ステップS2に進み、通電開始から10m秒経過したか否かを判定する。10m秒経過していないと判定された場合(NO)には、10m秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。その後、通電開始から10m秒経過したと判定された場合(YES)には、ステップS3に進み、通電開始から10m秒経過時点の発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された第1出力値V1を、マイクロコンピュータ220で取得する。次いで、ステップS4に進み、マイクロコンピュータ220において、第1出力値V1から、所定の演算式に基づいて、発熱抵抗体117の温度を算出する。さらに、発熱抵抗体117の温度から、所定の換算式に基づいて、尿素水溶液Lの温度を算出する。
Here, the flow of the liquid state detection of the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, in step S1, the
次に、ステップS5に進み、検出された尿素水溶液Lの温度と、予めROM222に記憶されている尿素水溶液の凍結温度(−11℃)とを比較する。凍結温度以下と判定された場合(YES)には、ステップS6に進み、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、スイッチ260がOFFにされ、定電流出力部240から発熱抵抗体117への通電を停止する。次いで、ステップS7に進み、通電停止から1秒経過したか否かを判定する。1秒経過していないと判定された場合(NO)には、1秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。その後、通電停止から1秒経過したと判定された場合(YES)には、ステップS1に戻り、上述した処理を再度実行する。ここで、通電停止から1秒経過するまで待機するのは、通電により上昇した発熱抵抗体117の温度を、被測定液体の温度にまで低下させるためである。
In step S5, the detected temperature of the urea aqueous solution L is compared with the freezing temperature (-11 ° C.) of the urea aqueous solution stored in the
ところで、尿素水溶液Lの温度が凍結温度以下である場合は、発熱抵抗体117の熱により一度解凍された尿素水溶液Lが再び凍結する虞がある。このときの尿素水溶液Lの大きな体積変化により、液体状態検知素子110に大きな力がかかり、液体状態検知素子110が破損する虞がある。これに対し、本実施形態では、尿素水溶液Lの温度が凍結温度以下であるうちは、ステップS1〜S7までの処理を繰り返し、尿素水溶液Lを加熱しないようにしている。これにより、液体状態検知素子110の破損を防止することができる。
By the way, when the temperature of the urea aqueous solution L is equal to or lower than the freezing temperature, the urea aqueous solution L once thawed by the heat of the
一方、ステップS5において、尿素水溶液Lの温度が凍結温度より高いと判定された場合(NO)には、ステップS8に進み、通電時間が300m秒(第1通電時間t1)を経過したか否かを判定する。300m秒(第1通電時間t1)経過していないと判定された場合(NO)には、300m秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。その後、通電時間が300m秒(第1通電時間t1)を経過したと判定された場合(YES)には、ステップS9に進み、通電開始から300m秒(第1通電時間t1)を経過した時点での、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された第2出力値V2を、マイクロコンピュータ220で取得する。
On the other hand, if it is determined in step S5 that the temperature of the urea aqueous solution L is higher than the freezing temperature (NO), the process proceeds to step S8, and whether or not the energization time has passed 300 msec (first energization time t1). Determine. If it is determined that 300 msec (first energization time t1) has not elapsed (NO), this process is repeated until 300 msec elapses. Thereafter, when it is determined that the energization time has passed 300 msec (first energization time t1) (YES), the process proceeds to step S9, and when 300 msec (first energization time t1) has elapsed since the start of energization. The
次いで、ステップSAに進み、マイクロコンピュータ220において、第2出力値V2と、先のステップS2において取得した第1出力値V1との差分として、第1差分値ΔV1を算出(ΔV1=V2−V1)する。次いで、ステップSBに進み、第1差分値ΔV1が、予めROM222に記憶されている閾値Q(図5参照)より小さい値であるか否かを判定する。第1差分値ΔV1が閾値Qより小さい(ΔV1<Q)と判定された場合(YES)には、ステップSCに進み、通電時間が700m秒(第2通電時間t2)を経過したか否かを判定する。700m秒(第2通電時間t2)経過していないと判定された場合(NO)には、700m秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。
Next, the process proceeds to step SA, where the
その後、通電時間が700m秒(第2通電時間t2)を経過したと判定された場合(YES)には、ステップSDに進み、通電開始から700m秒(第2通電時間t2)を経過した時点での、発熱抵抗体117の抵抗値に対応して出力された第3出力値V3を、マイクロコンピュータ220で取得する。さらに、ステップSEに進み、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、スイッチ260がOFFにされ、定電流出力部240から発熱抵抗体117への通電を停止する。
Thereafter, when it is determined that 700 msec (second energization time t2) has elapsed (YES), the process proceeds to step SD, and when 700 msec (second energization time t2) has elapsed from the start of energization. The third output value V3 output corresponding to the resistance value of the
次いで、ステップSFに進み、リセットフラグが「1」であるか否かを判定する。後に詳述するが、ステップSBにおいて、第1差分値ΔV1が閾値Q以上(ΔV1≧Q)である(NO)と判定された場合には、ステップSLにおいてリセットフラグを「0」とするようにしている。従って、前回の状態検知サイクル(ステップS1〜SVの一連のサイクル)のステップSBにおいて、ΔV1≧Q(NO)と判定されていた場合にはリセットフラグ=0となっており、逆に、ΔV1<Q(YES)と判定されていた場合にはリセットフラグ=1となっている。 Next, the process proceeds to step SF, and it is determined whether or not the reset flag is “1”. As will be described in detail later, if it is determined in step SB that the first difference value ΔV1 is equal to or greater than the threshold value Q (ΔV1 ≧ Q) (NO), the reset flag is set to “0” in step SL. ing. Therefore, in step SB of the previous state detection cycle (a series of steps S1 to SV), if it is determined that ΔV1 ≧ Q (NO), the reset flag = 0, and conversely, ΔV1 < If it is determined as Q (YES), the reset flag = 1.
ステップSFにおいて、リセットフラグが「1」である(YES)と判定された場合には、ステップSGに進み、第1異常カウンタK1及び第2異常カウンタK2をリセットする。なお、第1異常カウンタK1及び第2異常カウンタK2については、後のステップSN,SRの処理を説明するときに詳述する。一方、リセットフラグが「1」でない(NO)と判定された場合には、ステップSHに進み、リセットフラグを「1」にする。 If it is determined in step SF that the reset flag is “1” (YES), the process proceeds to step SG, where the first abnormality counter K1 and the second abnormality counter K2 are reset. The first abnormality counter K1 and the second abnormality counter K2 will be described in detail when the subsequent steps SN and SR are described. On the other hand, if it is determined that the reset flag is not “1” (NO), the process proceeds to step SH and the reset flag is set to “1”.
次いで、ステップSIに進み、マイクロコンピュータ220において、第3出力値V3と、先のステップS2において取得した第1出力値V1との差分として、第2差分値ΔV2を算出(ΔV2=V3−V1)する。次いで、ステップSJに進み、マイクロコンピュータ220において、第2差分値ΔV2から所定の演算式に基づいて、尿素水溶液の尿素濃度を算出し、この値を入出力回路部290を通じてECUに出力する。ECUでは、入力された尿素濃度の値に基づいて、尿素濃度が適正か否かの判断をする。
Next, the process proceeds to step SI, and the
次いで、ステップSVに進み、通電停止から60秒を経過したか否かを判定する。60秒経過していないと判定された場合(NO)には、60秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。その後、通電停止から60秒経過したと判定された場合(YES)には、ステップS1に戻り、上述した処理を再度実行する。ここで、通電停止から60秒経過するまで待機するのは、通電により上昇した発熱抵抗体117の温度を、被測定液体の温度にまで低下させるためである。
Next, the process proceeds to step SV, and it is determined whether or not 60 seconds have elapsed since the energization was stopped. If it is determined that 60 seconds have not elapsed (NO), this process is repeated until 60 seconds have elapsed. Thereafter, when it is determined that 60 seconds have elapsed since the energization stop (YES), the process returns to step S1 and the above-described processing is executed again. Here, the reason for waiting for 60 seconds after the energization stop is to reduce the temperature of the
一方、ステップSBにおいて、第1差分値ΔV1が閾値Q以上である(NO)と判定された場合には、ステップSKに進み、マイクロコンピュータ220からの指令に基づいて、スイッチ260がOFFにされ、定電流出力部240から発熱抵抗体117への通電を停止する。前述のように、第1差分値ΔV1が閾値Q以上となった場合には、発熱抵抗体117が異常昇温しているため、第2通電時間t2(本実施形態では700msec)が経過するまで発熱抵抗体117に通電し続けると、発熱抵抗体117が過昇温する虞がある。これに対し、本実施形態では、上述のように、ステップSBにおいて、通電開始から300m秒(第1通電時間t1)を経過した時点で、速やかに発熱抵抗体117への通電を停止するので、発熱抵抗体117の過昇温を防止することができる。
On the other hand, if it is determined in step SB that the first difference value ΔV1 is greater than or equal to the threshold value Q (NO), the process proceeds to step SK and the
次いで、ステップSLに進み、リセットフラグを「0」とする。次いで、ステップSMに進み、第1差分値ΔV1が、予めROM222に記憶されている閾値R(図5参照)より大きな値であるか否かを判定する。
Next, the process proceeds to step SL, and the reset flag is set to “0”. Next, the process proceeds to step SM, where it is determined whether or not the first difference value ΔV1 is larger than a threshold value R (see FIG. 5) stored in advance in the
第1差分値ΔV1が閾値Rより大きい(ΔV1>R)と判定された場合(YES)には、ステップSNに進み、第1異常カウンタK1に「1」を加算する。次いで、ステップSPに進み、第1異常カウンタK1の値が5以上であるか否かを判定する。第1異常カウンタK1の値が5以上(K1≧5)である(YES)と判定された場合には、ステップSQに進み、マイクロコンピュータ220において、液面レベルが発熱抵抗体117の下方にまで低下している(空焚き状態である)第1異常状態を検出し、第1異常状態である旨の第1異常信号を、入出力回路部290を通じてECUに出力する。これにより、例えば、ECUから第1警告信号を発するようにして、運転者に対し、尿素水溶液の補給を促すことができる。
When it is determined that the first difference value ΔV1 is larger than the threshold value R (ΔV1> R) (YES), the process proceeds to step SN, and “1” is added to the first abnormality counter K1. Next, the process proceeds to step SP, where it is determined whether or not the value of the first abnormality counter K1 is 5 or more. If it is determined that the value of the first abnormality counter K1 is equal to or greater than 5 (K1 ≧ 5) (YES), the process proceeds to step SQ, and in the
ところで、本実施形態では、上述のように、ステップSMにおいてΔV1>Rと判定された後、直ちにステップSQにおいて第1異常信号を出力するのではなく、第1異常カウンタK1の値が5以上となるのを待って、第1異常信号を出力するようにしている。換言すれば、ステップSBにおいて2回続けてΔV1<Qと判定されることなく、計5回以上ステップSMにおいてΔV1>Rと判定された場合に限り、第1異常信号を出力するようにしている。 By the way, in the present embodiment, as described above, after the determination of ΔV1> R in step SM, the first abnormality signal is not output immediately in step SQ, but the value of the first abnormality counter K1 is 5 or more. The first abnormality signal is output after waiting for this. In other words, the first abnormality signal is output only when it is determined that ΔV1> R in step SM for a total of five times or more without being determined as ΔV1 <Q twice in step SB. .
これは、例えば、尿素水タンク98がディーゼル車両に搭載されている場合には、ディーゼル車両の揺れにより、尿素水タンク98内の尿素水溶液Lの液面が揺れる(上下動する)ので、実際(静止状態)には液面レベルが発熱抵抗体117の上方に位置している場合であっても、ΔV1>R(ΔV1≧Q)と判定されてしまうことがある。そこで、本実施形態では、上述のように、2回続けてΔV1<Qと判定されることなく計5回以上ΔV1>Rと判定された場合に限り(第1異常カウンタK1の値が「5」に達した後)、第1異常状態を検出し、第1異常信号を出力するようにした。これにより、第1異常状態の誤検知、及び第1異常信号の誤出力を防止することができる。
For example, when the
一方、ステップSMにおいて、第1差分値ΔV1が閾値R以下(ΔV1≦R)である(NO)と判定された場合には、ステップSRに進み、第2異常カウンタK2に「1」を加算する。次いで、ステップSTに進み、第2異常カウンタK2の値が5以上であるか否かを判定する。第2異常カウンタK2の値が5以上(K2≧5)である(YES)と判定された場合には、ステップSUに進み、マイクロコンピュータ220において、尿素水タンク98内に収容されている液体の熱伝導率が過少である第2異常状態を検出し、第2異常状態である旨の第2異常信号を、入出力回路部290からECUに出力する。これにより、例えば、ECUから第2警告信号を発するようにして、運転者に対し、液体の入れ替え(例えば、尿素水溶液ではなく誤って軽油が収容されている場合には、尿素水溶液に入れ替える)を促すことができる。
On the other hand, if it is determined in step SM that the first difference value ΔV1 is equal to or less than the threshold value R (ΔV1 ≦ R) (NO), the process proceeds to step SR, and “1” is added to the second abnormality counter K2. . Next, the process proceeds to step ST, where it is determined whether or not the value of the second abnormality counter K2 is 5 or more. When it is determined that the value of the second abnormality counter K2 is 5 or more (K2 ≧ 5) (YES), the process proceeds to step SU, and the
ここで、ステップSMにおいてΔV1≦R(NO)と判定されたときも、直ちにステップSUにおいて第2異常信号を出力するのではなく、第2異常カウンタK2の値が5以上となるのを待って、第2異常信号を出力するようにしている。換言すれば、ステップSBにおいて2回続けてΔV1<Qと判定されることなく、計5回以上ステップSMにおいてΔV1≦Rと判定された場合に限り、第2異常信号を出力するようにしている。これにより、第2異常状態の誤検知、及び第2異常信号の誤出力も防止することができる。 Here, even when ΔV1 ≦ R (NO) is determined in step SM, the second abnormality signal is not output immediately in step SU, but the second abnormality counter K2 waits for the value to be 5 or more. The second abnormal signal is output. In other words, the second abnormal signal is output only when it is determined that ΔV1 ≦ R in step SM a total of five times or more without being determined as ΔV1 <Q twice in step SB. . Thereby, erroneous detection of the second abnormal state and erroneous output of the second abnormal signal can be prevented.
次いで、ステップSVに進み、通電停止から60秒を経過したか否かを判定する。60秒経過していないと判定された場合(NO)には、60秒経過するまで、この処理を繰り返し行う。その後、通電停止から60秒経過したと判定された場合(YES)には、ステップS1に戻り、上述した処理を再度実行する。 Next, the process proceeds to step SV, and it is determined whether or not 60 seconds have elapsed since the energization was stopped. If it is determined that 60 seconds have not elapsed (NO), this process is repeated until 60 seconds have elapsed. Thereafter, when it is determined that 60 seconds have elapsed since the energization stop (YES), the process returns to step S1 and the above-described processing is executed again.
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態の液体状態検知センサ100では、外筒電極10及び内筒電極20を設け、尿素水溶液Lの液面レベルも検知するようにしたが、外筒電極10及び内筒電極20を設けなくても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the liquid
また、実施形態の液体状態検知センサ100では、第1検知回路部280に定電流出力部240を設け、液体状態検知素子110に定電流を流し、発熱抵抗体117の抵抗値に対応した電圧信号を出力するようにした。しかしながら、例えば、第1検知回路部に定電圧出力部を設け、液体状態検知素子110に定電圧かけて、発熱抵抗体117を流れる電流に対応した電流信号を出力するようにしても良い。
In the liquid
100 液体状態検知センサ
110 液体状態検知素子
117 発熱抵抗体
220 マイクロコンピュータ(通電手段、状態検知手段、異常検知手段)
240 定電流出力部(通電手段)
260 スイッチ260(通電手段)
DESCRIPTION OF
240 Constant current output section (energization means)
260 Switch 260 (energization means)
Claims (5)
自身の温度に応じて抵抗値が変化する発熱抵抗体を含み、上記被測定液体に浸漬される液体状態検知素子と、
上記発熱抵抗体への通電を行う通電手段と、
上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から初期通電時間内に当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第1出力値と、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から上記初期通電時間より長い第2通電時間が経過した時点での当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第3出力値とに基づいて、上記被測定液体の状態を検知する状態検知手段と、
上記第2通電時間が経過する前に、
上記第1出力値と、
上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電開始から上記第2通電時間より短く且つ上記初期通電時間より長い第1通電時間が経過した時点での当該発熱抵抗体の抵抗値に対応して出力される第2出力値と、に基づいて、
上記発熱抵抗体の異常昇温を検知する異常検知手段であって、上記発熱抵抗体の異常昇温を検知した場合、上記通電手段による上記発熱抵抗体への通電を停止させる通電停止信号を出力する異常検知手段と、を備える
液体状態検知センサ。 A liquid state detection sensor for detecting a state of a liquid to be measured,
Including a heating resistor whose resistance value changes according to its own temperature, and a liquid state detection element immersed in the liquid to be measured;
Energizing means for energizing the heating resistor;
A first output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor within the initial energization time from the start of energization of the heating resistor by the energizing means, and the energization start of the heating resistor by the energizing means The state of detecting the state of the liquid to be measured based on the third output value output corresponding to the resistance value of the heating resistor when the second energization time longer than the initial energization time elapses Detection means;
Before the second energization time elapses,
The first output value;
Output corresponding to the resistance value of the heating resistor when the first energization time shorter than the second energization time and longer than the initial energization time has elapsed from the start of energization of the heating resistor by the energization means. Based on the second output value,
An abnormality detecting means for detecting an abnormal temperature rise of the heating resistor, and when an abnormal temperature rise of the heating resistor is detected, an energization stop signal for stopping energization of the heating resistor by the energizing means is output. And a liquid state detection sensor.
前記異常検知手段は、
前記第1出力値と前記第2出力値との差分である第1差分値と、第1閾値とが、所定の大小関係を満たした場合に、前記通電停止信号を出力するように構成されてなる
液体状態検知センサ。 The liquid state detection sensor according to claim 1,
The abnormality detection means is
When the first difference value, which is the difference between the first output value and the second output value, and the first threshold satisfy a predetermined magnitude relationship, the energization stop signal is output. A liquid state detection sensor.
前記異常検知手段は、
前記所定の大小関係が、前記第1差分値>前記第1閾値または上記第1差分値≧上記第1閾値であり、
上記第1差分値が、上記第1閾値よりも大きな第2閾値を上回った場合には、前記被測定液体の液面レベルが前記発熱抵抗体の下方にまで低下している第1異常状態を検出し、
上記第1差分値が、上記第2閾値を下回った場合には、前記被測定液体の熱伝導率が過少である第2異常状態を検出するように構成されてなり、または、
上記所定の大小関係が、上記第1差分値<上記第1閾値または上記第1差分値≦上記第1閾値であり、
上記第1差分値が、上記第1閾値よりも小さな第2閾値を下回った場合には、上記第1異常状態を検出し、
上記第1差分値が、上記第2閾値を上回った場合には、上記第2異常状態を検出するように構成されてなる
液体状態検知センサ。 The liquid state detection sensor according to claim 2,
The abnormality detection means is
The predetermined magnitude relationship is the first difference value> the first threshold value or the first difference value ≧ the first threshold value,
When the first difference value exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, a first abnormal state in which the liquid level of the liquid to be measured is lowered to below the heating resistor. Detect
When the first difference value is less than the second threshold value, the second abnormality state where the thermal conductivity of the liquid to be measured is low is detected, or
The predetermined magnitude relationship is the first difference value <the first threshold value or the first difference value ≦ the first threshold value,
When the first difference value falls below a second threshold value that is smaller than the first threshold value, the first abnormal state is detected,
A liquid state detection sensor configured to detect the second abnormal state when the first difference value exceeds the second threshold value.
前記液体状態検知素子は、
前記発熱抵抗体が、セラミック基体内に液密に封止されてなる
液体状態検知センサ。 The liquid state detection sensor according to any one of claims 1 to 3,
The liquid state detection element is
A liquid state detection sensor in which the heating resistor is liquid-tightly sealed in a ceramic substrate.
前記被測定液体は、尿素水溶液である
液体状態検知センサ。 The liquid state detection sensor according to any one of claims 1 to 4,
The liquid to be measured is a liquid state detection sensor which is an aqueous urea solution.
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